Задача
1. Измерить усиление, сжатие динамического диапазона усиления, гармоническое искажение, найти точку перехвата составляющих третьего порядка и развязку усилителя мощности (УМ) с помощью анализатора спектра (АС)
Необходимое оборудование
1. РЧ-анализатор спектра Agilent N9320B 3 ГГц
2. Генератор РЧ-сигнала Agilent N9310A, 2 шт.
3. Набор оборудования для приема-передачи РЧ ME1000 (передатчик)
Необходимые принадлежности
1. Радиочастотный сумматор мощностей, 1 шт.
2. Коаксиальный кабель SMA(штекер) - SMA(штекер), 2 шт.
3. USB-кабель, 1 шт.
4. ПК на Microsoft® Windows® с предустановленным ПО «Панель управления радиочастотного тренажёра/RF Traner Control Panel»
ВАЖНО:
Когда набор оборудования для обучения не используется, его необходимо выключать. Набор автоматически отключается, если клавиатура и мышь не используются более 10 минут. Перед подачей питания на устройство всегда проверяйте заземление корпуса и фиксацию крышки.
Введение
Базовые настройки оборудования
|
Рис. 1 - Общая конфигурация оборудования для измерения данных УМ с помощью АС
Измерение усиления, сжатия динамического диапазона усиления и гармонического искажения с помощью анализатора спектра
Произведите подключение, как показано на Рис. 1, чтобы определить усиление, сжатие динамического диапазона усиления и гармоническое искажение УМ. Используйте значения потерь в кабеле, коннекторе, дорожке ПП, полученные в выполненной ранее лабораторной работе.
1. Используйте следующие настройки генератора сигнала (ГС):
| Последовательность действий | Аппаратные кнопки и данные |
| Настройки N9310A | “[ ]”: Аппаратн. кнопка; “{ }”: Программн. кнопка |
| Задание настроек по умолчанию | [Preset] |
| Частота | [Frequency]>[868]>{MHZ} |
| Амплитуда | [Amplitude]>[+/–]>[25]>{dBm} (-25 dBm) |
2. Используйте следующие настройки АС:
| Последовательность действий | Аппаратные кнопки и данные |
| Настройки N9320B | “[ ]”: Аппаратн. кнопка; “{ }”: Программн. кнопка |
| Задание настроек по умолчанию | [Preset/System] > {Preset} |
| Центральная частота | [Frequency]>[868]>{MHZ} |
| Протяженность | [SPAN]>[10]>{MHZ} |
| Аттенюация | [AMPLITUDE]>{Attenuation}>[10]>{dB} |
| РПП | [BW/Avg]>{Res BW} >{100}>{KHZ} |
| Усреднение | [BW/Avg]>{Average} (On) |
3. Откройте Панель управления радиочастотного тренажёра на ПК В качестве платы выберите передатчик и подключитесь, нажав Connect to RF Traner. В зоне управления передатчиком нажмите Power Amplifier Off, чтобы включить питание УМ. При подаче питания на тренажёре загорится светодиод ПП УМ.
Упражнения
a) Какую пиковую частоту и мощность показывает АС? Гармонические частоты, возникающие на АС, следует игнорировать.
Пиковая частота основной гармоники = __________ МГц
Мощность на выходе, Pвых._SA_УМ = _____________ дБм
b) Чему равно измеренное усиление усиления УМ при мощности на входе = -25дБм?
Усиление при 868 МГц = фактическая выходная мощность УМ, Pвх. – фактическая входная мощность УМ, Pвых. = (Pвых._SA_УМ + Lвых.линии) − (PГС – Lвх.линии)= (__________ дБм + __________ дБ) − (−25 дБм − __________ дБ) = __________ дБ
Где
Lвых.линии = Lcable_SA + Lhalf_path
(потери в кабеле/коннекторе/дорожке ПП, найденные ранее)
Lвх.линии = Lcable_sg + Lhalf_path
(потери в кабеле/коннекторе/дорожке ПП, найденные ранее)
c) Сравните результаты измерений с данными, полученными от векторного анализатора цепей (ВАЦ). Одинаковы ли они?
4. Измерьте выходную мощность УМ при разных уровнях входной мощности.
Упражнения
a) Заполните таблицу ниже. Используйте значения потерь в кабеле/ПП/коннекторе, L (в дБ), найденные в предыдущем разделе.
| Входная мощность ГС, PГС (дБм) | Фактическая входная мощность УМ Pвх. = PГС − Lвх.линии (дБм) | Выходная мощность, измеренная на АС, Pвых._SA_УМ (дБм) | Фактическая выходная мощность УМ, Pвых. = Pвых._SA_УМ + Lвых.линии (дБм) |
| −15 | |||
| −14 | |||
| −13 | |||
| −12 | |||
| −11 | |||
| –10 | |||
| –9 | |||
| –8 | |||
| –7 | |||
| –6 | |||
| –5 | |||
| –4 | |||
| –3 | |||
| –2 | |||
| −1 | |||
b) Начертите график Pвых. как функции от Pвх. в системе координат ниже.
c) При какой выходной мощности усиление на 1 дБ меньше, чем усиление при очень низкой входной мощности?
P1дБ на входе = __________ дБм
P1дБ на выходе= __________ дБм
d) Соотносятся ли полученные результаты с данными измерений при помощи ВАЦ?
5. Для измерения гармонических искажений используйте следующие настройки:
Настройки ГС
| Последовательность действий | Аппаратные кнопки и данные |
| Настройки N9310A | “[ ]”: Аппаратн. кнопка; “{ }”: Программн. кнопка |
| Частота | [Frequency]>[868]>{MHZ} |
| Амплитуда | [Amplitude]>[+/–]>[20]>{dBm} (-20 dBm) |
Настройки АС
При задании параметров АС выберите настройки по умолчанию.
| Последовательность действий | Аппаратные кнопки и данные |
| Настройки N9320B | “[ ]”: Аппаратн. кнопка; “{ }”: Программн. кнопка |
| Задание настроек по умолчанию | [Preset/System] > {Preset} |
| Таким образом, для протяженности SPAN будет выбрана полная протяженность, для аттенюации и разрешения по полосе пропускания будет выбран вариант Auto. |
Упражнения
a) Укажите различные частоты, отображаемые на АС, и соответствующие уровни мощности.
Частота основной гармоники = __________ МГц, Мощность = __________ дБм
Частота 2-й гармоники = __________ МГц, Уровень мощности= __________ дБм
Частота 3-й гармоники = __________ МГц, Уровень мощности= __________ дБм
Если гармонические частоты слишком малы, чтобы АС мог их зафиксировать, установите аттенюацию на 0 дБ.
| Последовательность действий | Аппаратные кнопки и данные |
| Настройки N9320B | “[ ]”: Аппаратн. кнопка; “{ }”: Программн. кнопка |
| Аттенюация | [Amplitude]>{Attenuation}>[0]>{dB} |
Примечание:
Чтобы обеспечить точное измерение частоты, для центральной частоты задайте значение, равное значению нужной частоты. Протяженность SPAN задайте как 10 МГц или меньше.
b) Измените входную мощность ГС на значение Р 1дБ на входе, измеренное в предыдущем разделе. Что произойдет с гармоническими частотами?
3.
Измерение развязки
Анализатор спектра (АС)
Рис. 2 – Расстановка оборудования для измерения развязки УМ
Произведите подключение, как показано на Рис. 2, поменяв ГС и АС, чтобы определить развязку УМ. Используйте значения потерь в кабеле, коннекторе, дорожке ПП, Lкабеля и Lконн_ПП, полученные в выполненной ранее лабораторной работе. Перед разрывом каких-либо соединений убедитесь, что подача постоянного тока на УМ отключена. Чтобы отключить подачу постоянного тока на УМ, нажмите Power Amplifier On/Off на Панели управления радиочастотного тренажёра.
1. Используйте следующие настройки ГС:
| Последовательность действий | Аппаратные кнопки и данные |
| Настройки N9310A | “[ ]”: Аппаратн. кнопка; “{ }”: Программн. кнопка |
| Частота | [Frequency]>[868]>{MHZ} |
| Амплитуда | [Amplitude]>[+/–]>[20]>{dBm} (-20 dBm) |
2. Используйте следующие настройки АС:
| Последовательность действий | Аппаратные кнопки и данные |
| Настройки N9320B | “[ ]”: Аппаратн. кнопка; “{ }”: Программн. кнопка |
| Центральная частота | [Frequency]>[868]>{MHZ} |
| Протяженность | [SPAN]>[10]>{MHZ} |
| Аттенюация | [AMPLITUDE]>{Attenuation}>[10]>{dB} |
| РПП | [BW/Avg]>{Res BW} >{100}>{KHZ} |
| Усреднение | [BW/Avg]>{Average} (On) |
3. В зоне управления передатчиком TX Unit Control на Панели управления радиочастотного тренажёра нажмите Power Amplifier Off/On, чтобы включить питание УМ. При подаче питания на тренажёре загорится светодиод ПП УМ.
Упражнения
a) Какую пиковую частоту и мощность показывает АС? Гармонические частоты, возникающие на АС, следует игнорировать.
Пиковая частота основной гармоники = __________ МГц
Мощность на выходе, Pвых._SA_УМ = _____________ дБм
b) Чему равна измеренная развязка УМ при мощности на входе, равной -25 дБм? Развязка при 868 МГц = фактическая выходная мощность УМ, Pвх. – фактическая входная мощность УМ, Pвых. = (Pвых._SA_УМ + потери) − (PГС – потери)= (__________ дБм + __________ дБ) − (−25 дБм − __________ дБ)= __________ дБ. Где потери = Lcable + Lc−pcb (потери в кабеле/коннекторе/дорожке ПП, найденные ранее)
c) Сравните результаты измерений с данными, полученными от векторного анализатора цепей (ВАЦ). Одинаковы ли они?
Измерения для нахождения точки перехвата составляющих третьего порядка (ТПСТП, TOI, IP3)
|
Рис. 3 - Установка для двухтонового измерения для определения точки ПСТП
Для определения точки ПСТП потребуется поставить эксперимент, см. Рис. 3. При определении точки ПСТП, когда имеется сильный сигнал и слабый сигнал, полезно будет установить аттенюатор на максимально высокий уровень (когда уровень шума будет точно ниже слабого сигнала). Когда аттенюатор установлен на высокий уровень, искажение от АС сокращается, что обеспечивает более точное измерение.